THIẾT kế và CHẾ tạo MẠCH CHUYỂN tín HIỆU mức LOGIC 12v SANG 5v KHÔNG CÁCH LY NGUỒN sử DỤNG TRANSISTOR a1013

THIẾT kế và CHẾ tạo MẠCH CHUYỂN tín HIỆU mức LOGIC 12v SANG 5v KHÔNG CÁCH LY NGUỒN sử DỤNG TRANSISTOR a1013THIẾT kế và CHẾ tạo MẠCH CHUYỂN tín HIỆU mức LOGIC 12v SANG 5v KHÔNG CÁCH LY NGUỒN sử DỤNG TRANSISTOR a1013THIẾT kế và CHẾ tạo MẠCH CHUYỂN tín HIỆU mức LOGIC 12v SANG 5v KHÔNG CÁCH LY NGUỒN sử DỤNG TRANSISTOR a1013THIẾT kế và CHẾ tạo MẠCH CHUYỂN tín HIỆU mức LOGIC 12v SANG 5v KHÔNG CÁCH LY NGUỒN sử DỤNG TRANSISTOR a1013THIẾT kế và CHẾ tạo MẠCH CHUYỂN tín HIỆU mức LOGIC 12v SANG 5v KHÔNG CÁCH LY NGUỒN sử DỤNG TRANSISTOR a1013THIẾT kế và CHẾ tạo MẠCH CHUYỂN tín HIỆU mức LOGIC 12v SANG 5v KHÔNG CÁCH LY NGUỒN sử DỤNG TRANSISTOR a1013THIẾT kế và CHẾ tạo MẠCH CHUYỂN tín HIỆU mức LOGIC 12v SANG 5v KHÔNG CÁCH LY NGUỒN sử DỤNG TRANSISTOR a1013

TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHENIKAA

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

⸎⸎⸎⸎⸎

BÀI TẬP LỚN PROJECT MÔN HỌC

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MẠCH CHUYỂN TÍN HIỆU MỨC

LOGIC 12V SANG 5V KHÔNG CÁCH LY NGUỒN SỬ DỤNG TRANSISTOR A1013

Lớp : Project môn học – 1 – 1 – 22 (N03) Sinh viên thực hiện : Vũ Thị Linh – Mã SV:21010474

Giang Gia Long – Mã SV:21012378 Giảng viên hướng dẫn: TS Lương Văn Sử

ThS Đào Tô Hiệu

Hà Nội 11/2022

1

PHIẾU ĐÁNH GIÁ QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁNSinh viên thực hiện: Vũ Thị Linh Mã sinh viên:

Giảng viên hướng dẫn: Đào Tô Hiệu

Lương Văn Sfí

T

da nh

Kết quả

%

giá ( tối đa 10)

Ngư

ời

ĐG ký

linh kiện và cách làm

mạch

tập trung hiệu quả

10

bắt đầu làm.

%

Làm việc tập

trung hiệu quả

10

%

Làm việc hiệu quả

trung bình cộng các mục

Các sinh viên cần điền đầy đủ thông

tin nội dung công việc đã được phân

công để GV thuận tiện cho việc điểm

danh và đánh giá.

Mỗi khi gặp giáo viên cần mang theo

phiếu đánh giá này.

Nếu mất sẽ không có cơ sở để đánh

thán

cuốn thuyết minh

BẢNG TỰ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN

SV tự đánh giá

Xá

c nh

ận đạt

Khô

ng đạt

Làm lại / Sửa chữa

sát mạch và linh kiện cơ

Hà Nội, ngày tháng năm 20

Người tự đánh giá

HƯỚNG

DẪN

Hà Nội, ngày tháng năm 20

Cán bộ hướng dẫn

KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN

Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo mạch chuyển tín hiệu mức logic 12V sang 5V

không cách ly nguồn sử dụng transistor A1013

ĐỊ

A ĐIỂ M

TG T.HI ỆN

PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ Tìm hiểu

- Các sản phẩm đã được fíng

dụng trong thực tế

- Phân tích yêu cầu của đề tài

- Thu thập các thông tin có

liên quan

- Các kiến thfíc cần có để

phục vụ nghiên cfíu đề tài

- Thiết kế sơ đồ khối thiết bị

(Báo cáo giáo viên hướng dẫn

Từ ngày

- Phân công nhóm trưởng Thư

viện,

Vũ Thị Linh

Phò ng Th ực hà nh 504, 503

………

…

đến ngày:

………

…

- Cả nhóm cùng tham gia tìm hiểu

và thảo luận nhóm.

Và phân tích chfíc năng các khối.

(viết tay)

đồ án 501

Từ ngày

- Thảo luận nhóm

.

2 Chọn lựa giải pháp thực hiện

3 Phương pháp ghép nối giữa

các khối với nhau.

Thiết kế mạch nguyên lý các khối ,

phân tích chfíc năng các phần tfí

trong mạch và nguyên tắc làm

việc của mạch điện (viết tay)

(Báo cáo giáo viên hướng dẫn)

Tính toán và lựa chọn các tham số

của mạch điện (giá trị linh kiện,

loại linh kiện sfí dụng, điện áp,

dòng điện, trong các mạch, công

suất mạch, công suất nguồn….).

Chọn các linh kiện thực tế gần với

các giá trị đã tính, Tính toán theo

và 7 Vũ Thị Linh, còn lại Giang Gia Long ).

………

… A

4 5

Điện – Điện tfí

đến ngày:

………

… 6

.

3

1 Khảo sát mạch điện của thiết

bị trên chương trình mô

phỏng (Tina, Proteurs…) Viết

báo cáo kết quả khảo sát.

(Báo cáo và giáo viên hướng dẫn

tư vấn kỹ thuật)

2

Từ ngày

………

…

đến ngày:

Theo phân chia mỗi người phụ trách một mạch

để khảo sát.

2 Lắp ráp trên mạch bo

test

(Breadboard) và khảo sát theo

khối chfíc năng (Điện áp nguồn

cung cấp, dòng điện, điện áp

thành phần, và các tham số

khác )

Hiệu chỉnh các tham số theo các

giá trị tính toán.

Viết thuyết minh báo cáo kết

quả sau khi khảo sát tực tế.

(Báo cáo và giáo viên hướng dẫn

4 Kiểm tra mạch + Hiệu chỉnh

5 Viết báo cáo sau khi

kiểm tra hiệu chỉnh

mạch.

(Báo cáo và giáo viên

hướng dẫn tư vấn kỹ thuật)

2

Từ ngày

………

…

đến ngày:

………

…

Vũ Thị Linh

…

- Cả nhóm

- Theo kế hoạch phân công

MỤC LỤC

2 MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

8 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ CÁC GIẢI PHÁP THỰC HIỆN

10

1.1.Mở đầu 10

1.2. Tổng quan 10

1.2.1. Transistor A1013 10

1.2.2. Bộ phận nhận biết 13

1.3.Kết luận 14

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 15

2.1 Sơ đồ khối 15

2.11. Sơ đồ 15 2.12. Nguyên lý hoạt động 16

2.2 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển 16 2.21. Sơ đồ 16 2.22. Nguyên lý hoạt động 17

2.2.3 Tính toán, lựa chọn tham số mạch và linh kiện 17 2.4 Kết luận 17

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ KẾT LUẬN 18

31. Kết quả mô phỏng 18

32. Kết quả thực nghiệm 18

3.3.Kết luận và hướng phát triển của đề tài 19

3.3.1 ề kiến thfíc 19

3.3.2 ề thực nghiệm 19

3.3.3 Ưu điểm 19

3.3.4 Nhược điểm 19

3.3.5 Hướng phát triển 19

TÀI LIỆU THAM KHẢO 20

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 Sơ đồ chân của transistor A1013 10

Hình 2 Hình ảnh thực của transistor A1013 10

Hình 3 Led đỏ 3mm 13

Hình 4 Một điện trở 220Ω và hai điện trở 10kΩ 13

Hình 5 Dây nối hai cực 14 Hình 6 Arduino 14 Hình 7 Sơ đồ khối hệ thống 15

Hình 8 Mô phỏng trên proteus – khi không ngắt công tắc 15 Hình 9 Mô phỏng trên proteus – Khi đóng công tắc 16 Hình 10 Mô phỏng sơ đồ nguyên lý 16 Hình 11 Mạch mô phỏng trên proteus 17 Hình 12 Kết quả mô phỏng bằng máy tính khi ngắt công tắt (bên trái) và khi bật công tắc (bên phải)

18 Hình 13 Kết quả test thực nghiệm trên mạch cứng (bên phải không cấp nguồn 5V, bên trái cấp nguồn 5V) 18

LỜI NÓI ĐẦU Với xu hướng phát triển của các thiết bị điện – điện tfí gắn liền với cuộc sống, khi nhu cầu căng cao thì càng ngày càng có nhiều những mạch điện tfí đáp fíng phù hợp với những nhu cầu thiết yếu của con người Điện có vai trò rất quan trọng và cần thiết đối với mọi hoạt động Hay nói một cách dễ hình tượng hơn, không có điện thì không thể sản xuất, không thể sinh hoạt, buôn bán được Ngành điện rộng lớn đến mfíc người ta đã phân ra nhiều chuyên ngành như ngành điện công nghiệp, ngành điện lạnh, ngành điện-điện tfí…

Ngành nào cũng có vai trò quan trọng cho sự hoạt động chung của toàn hệ thống điện.Hiện nay các nhà máy đều hướng đến việc điều khiển các máy móc bằng tín hiệu điện, và cố gắng tự động điều khiển máy móc Xây dựng nên các hệ thống điều khiển tự động bằng tín hiệu điện và điều khiển dòng điện đến các thiết bị là công việc của ngành điện-điện tfí Và xây dựng được một hệ thống đó

để điều khiển hầu hết mọi thiết bị là cơ sở cho hiện đại hóa nhà máy, hiện đại hóa đời sống và hiện đại hóa nền công nghiệp.Đặc điểm chung nhất của ngành điện-điện tfí là xây dựng hệ thống điều khiển tự động bằng tín hiệu điện và kiểm soát các thông số điện đến máy móc một cách tự động Liên quan đến việc điều khiển tín hiệu điện thì luôn liên quan đến các mạch điện tfí Mạch điện tfí là phần chính để một hệ thống điều khiên bằng tín hiệu điện Vì vậy cho nên khi đã làm ở ngành điện- điện tfí thì phải am hiểu về các loại linh kiện điện tfí, mạch điện tfí hoặc chi ít về công dụng điều khiển tín hiệu điện của các mạch điện tfí xây dựng sẵn Đặc biệt chúng ta không thể không nhắc tới Transistor còn được gọi là tranzito, là một loại linh kiện bán dẫn chủ động Chúng thường được sfí dụng như một phần khuếch đại hay khóa điện tfí Với khả năng đáp fíng nhanh

lẹ và chính xác, nên transistor được fíng dụng nhiều trong fíng dụng số như: điều chỉnh điện áp, mạch khuếch đại, tạo dao động hay điều khiển tín hiệu Vậy nên nhóm chúng em chọn đề tài này để chfíng minh được transitor dung để khuếch đâị tín hiệu, để tạo song, tạo xung,…

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ CÁC GIẢI PHÁP THỰC

1.2 Mfíc logic là gì?

Điện áp được dùng để biểu diễn bởi 1 và 0 được gọi là những mfíc logic.

Ta có thể hiểu đơn giản là có hai mfíc logic là mfíc 0 và mfíc 1 Để tạo ra mfíc logic thì trong một số mạch nguồn người ta tạo ra một tín hiệu xung vuông Tín hiệu này có hai mfíc rõ rệt là mfíc cao (Logic 1) và mfíc thấp (Logic 0) [1]

1.3 Ưu và nhược điểm

Ưu điểm: Mạch nhỏ gọn, dễ dàng chế tạo, chí phí thấp,giá

thành rẻ Nhược điểm: Công suất nhỏ và điện áp đôi khi không

p-Lỗ hổng là phần tfí mang đa số của các bóng bán dẫn PNP tạo thành dòng điện trong nó Dòng điện bên trong bóng bán dẫn được cấu thành do vị trí thay đổi của các lỗ và trong các đạo trình của bóng bán dẫn, đó là do dòng điện tfí Transitor PNP bật khi một dòng điện nhỏ chạy qua đế Hướng của dòng điện trong bóng bán dẫn PNP là từ bộ phát đến bộ thu.

Chữ cái của bóng bán dẫn PNP chỉ ra điện áp được yêu cầu bởi bộ phát, bộ thu và đế của bóng bán dẫn Cơ sở của bóng bán dẫn PNP luôn luôn âm đối với

bộ phát và bộ thu Trong bóng bán dẫn PNP, các electron được lấy từ thiết bị đầu cuối cơ sở Dòng điện đi vào cơ sở được khuếch đại vào đầu thu.

Cấu trúc của bóng bán dẫn PNP được thể hiện trong hình dưới đây Ngã ba

cơ sở emitter được kết nối theo xu hướng thuận và ngã ba cơ sở collector được kết nối theo xu hướng ngược Bộ phát được kết nối theo xu hướng thuận sẽ thu hút các electron về phía pin và do đó tạo thành dòng điện chạy từ bộ phát sang

bộ thu.

Hình ảnh 1:Cấu tạo [1]

Cơ sở của bóng bán dẫn luôn được giữ tích cực đối với bộ thu để lỗ hổng từ đường giao nhau của bộ thu không thể đi vào đế Và bộ phát cơ sở được giữ ở phía trước do đó các lỗ từ vùng phát ra đi vào căn cfí và sau đó vào khu vực thu gom bằng cách đi qua vùng cạn kiệt [2]

Từ đó ta có :

Hình 1 Sơ đồ chân của transistor A1013 [2]

Hình 2 Hình ảnh thực của transistor A1013 [3]

1.4.1.1 Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý:

Ta cấp một nguồn một chiều UCE vào hai cực C và E Trong đó (-) là nguồn vào cực C, (+) là nguồn vào cực E.

Cấp nguồn một chiều UBE đi qua công tắc và trở hạn dòng vào hai cực B và E Trong đó cực (-) vào chân B và cực (+) vào chân E.

Khi công tắc mở, ta thấy rằng mặc dù hai cực E và C đã được cấp điện nhưng vẫn không có dòng điện chạy qua Lúc này dòng IC = 0.

Khi công tắc đóng, mối P – N được phân cực ngược Khi đó có dòng điện chạy từ nguồn (+) UBE qua công tắc tới R hạn dòng Sau đó qua mối

EB về cực (-) tạo thành dòng IB.

Ngay khi dòng IB xuất hiện, lập tfíc dòng IC chạy qua mối CE làm

bóng đèn phát sáng Khi đó dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB [3]

Dòng IC hoàn toàn phụ thuộc vào dòng IB, khi đó có công thfíc

= ∗

IC là là dòng chạy qua mối

CE IB là dòng chạy qua mối

BE

β Là hệ số khuếch đại của transistor

Khi có điện UCE nhưng các điện tfí và lỗ trống không thể vượt qua mối tiếp giáp P-N để tạo thành dòng điện Khi xuất hiện dòng IBE do lớp bán dẫn P tại cực rất mỏng và nồng độ pha tạp thấp Vì vậy số điện tfí tự

do từ lớp bán dẫn nhỏ trong số các điện tfí đó thế vào lỗ trống tạo thành dòng IB Còn lại phần lớn số điện tfí bị hút về phía cực C dưới tác dụng của

điện áp UCE tạo thành dòng ICE chạy qua transistor [4]

Công suất tiêu tán tối đa Pc: 0,9 W

Điện áp cực đại Collector-Base Vcb: 160 V

Điện áp cực đại Collector-Emitter Vce: 160

V Điện áp cực đại Emitter-Base Veb: 6 V

Dòng Collector tối đa Ic max: 1 A

Nhiệt độ hoạt động mối nối tối đa (Tj): 150 ° C

vỡ nên chúng khá được ưa chuộng sfí dụng [6]

+ Nguồn vào input là 12V và 5V và đèn báo tín hiệu

+ Sau khi đã có nguồn 5V cần thiết thì đén báo sáng.

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1 Sơ đồ khối

Hình sơ đồ khối hệ thống2.1.1 Sơ đồ

Xuất phát từ các yêu cầu của đề tài, chúng ta có sơ đồ khối của thiết bị như trên hình

Hình 5 Sơ đồ khối hệ thống

2.1.2 Nguyên lý hoạt động

Sơ đồ nguyên lí hoạt động trên ProteusNguyên lý hoạt động của hệ thống như

sau: Khi cấp một nguồn 12V vào mạch

Trường hợp công tắc đóng thì có dòng điện chạy qua điện trở R2 đến chân B truyền đến transitor A1013 qua điện trở R1 dòng điện đi qua Transitor A1013 phân cực ngược đóng vai trò giảm tín hiệu đã chuyển từ 12V xuống 5V suy ra Led báo sáng, đồng hồ vôn kế đo được khoảng 4.99V

Trường hợp công tắc mở , thì không có dòng điện 12V đi vào Khi đó nguồn 5V

từ chân E xuống điện trở R1 và xuống chân GND nên đèn không báo sáng đầu

ra của mạch vôn kế đo được là 1.18V

2.2 Kết luận Nguyên lý hoạt động dựa theo tính chất của transistor PNP Cùng với

3 điện trở, 1 transistor A1013 thì chúng ta đã có thể tạo được một mạch chuyển tín hiệu logic từ 12V sang 5V.

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ KẾT LUẬN 3.1 Kết quả mô phỏng

Kết quả mô phỏng bằng máy tính trên Proteus: Đầu tiên, ta cấp cho 1 một điện áp 12V

Hình 6 Chọn nguồn cho mạch

: Sơ đồ nguyên lí test trên phần mềm khi công tắc mở

Khi công tắc mở, không có dòng 12V truyền vào

Mô phỏng mạch cfíng 3D3.1.1 Là mạch

Là mạch là một bước rất quan trong quyết định độ thành công của mạch Nên mở max bàn là là khoảng 20 phút Là càng kĩ càng tốt nên là với lực vừa và là đều tay Tránh trường hợp bóc ra mực không ăn hết vào mạch đồng Sau khi là xong để mạch nguội tự nhiên rồi tiến hành bước tiếp theo là ăn mòn mạch đồng.

3.1.2 Cho ăn mòn đồng

Để ăn mòn sfí dụng bột sắt FeCl3 pha với nước với tỉ lệ khoảng 1:1 Nếu muốn phản fíng ăn mòn xảy ra nhanh thì nên sfí dụng nước nóng nếu không có vẫn có thể thay thế bằng nước lạnh thời gian ăn mòn sẽ mất

nhiều thời gian hơn.

: Cho ăn mòn đồng

Ăn mòn đến khi phần không được phủ mực trở thành màu vàng kim thì được Tiếp theo là rfía mạch dùng dung dịch axeton để rfía sạch mực in trên mạch Sau khi rfía xong để mạch khô sau đó đến bước tiếp theo là khoan mạch.

3.1.3 Khoan mạch

Mũi khoan chọn loại có mũi 0.8 mm Khi khoan chắc tay với tốc độ vừa phải mũi khoan vuông góc với mạch và để mũi khoan thẳng đfíng Khi khoan được một lỗ thì rút ra và thực hiện lại các bước với các lỗ khoan còn

lại.

:Khoan mạch bằng máy khoan

3.1.4 Hàn linh kiện

Hàn mạch bằng mỏ hàn ta dùng thiếc nóng chẩy để gắn Để mỏ hàn nóng lên làm nóng chảy thiếc để hàn chân linh kiện Mối hàn tròn vừa đủ bao phủ chân linh kiện Hàn cẩn thận không để dây thiếc sang đường mạch khác có thể gây lên tình trạng chập mạch Đây là bước khá khó và nguy hiểm đòi hỏi người hàn phải cẩn thận, khéo léo, tỉ mỉ không dễ gây ra bỏng rát.

3.3.2 Về thực nghiệm

+ Chế tạo thành công tạo mạch chuyển tín hiệu mfíc logic 12V sang 5V không cách ly nguồn sfí dụng transistor A1013

+ Nâng cao kỹ năng vận hành thiết bị đo, dụng cụ điện tfí, lắp mạch, cải thiện những vấn đề về sai số.

Tài liệu tham khảo

[1] [Online] Available: dien- dien-tu-la-gi-lam-gi.

https://huongnghiepviet.com/nganh-nghe/nganh-[2] [Online] Available: https://tktech.vn/transistor-pnp/.

[3] Sawdai, D.J (1999) INP-based NPN and PNP heterojunction

bipolar transistor design, technology, and characterization for

enhanced

high-frequency power amplification.

[4] Sloby, C (2020) “P,N,P, PNP, PNP,” Catalysis from A to Z [Preprint].

[5] [Online] Available: